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1、第九章第九章 数数-模和模模和模-数数转换数/模转换D/A 模/数转换A/D转换精度精度和转换速度速度是衡量A/D D/A转换器性能优劣的主要指标。9.1 D/A转换器器（1）权电阻网阻网络D/A转换器器n位二进制数Dn=dn-1dn-2 d1d0权值 2n-12n-2 21204位权电阻网络D/A转换器n=4 S0S3 4个电子开关，1个求和放大器, ，d3 d0代码为1，接参考电压源VREF ，有支路电流Ii 流向求和放大器。d3 d0代码为0，接地。求和放大器是理想运放，接成负反馈开环增益，输入电流=0，输入电阻，输出电阻=0 V+V- vo为正正V+V+时，vo负值反馈V-，使V-降低
2、。V-V+=0 虚地点虚地点运放输入电流为零 vo= -RFi = -RF(I3+I2+I1+I0) V-0 di =1，有支路电流Ii 取RF =R/2代入 n位的权电阻网络D/A转换器 当RF =R/2vo变化范围 Dn=0 vo=0，所以vo变化范围0 权电阻网络简单，电阻阻值多，精度难以保证。Dn =11111（2）倒）倒T形形电阻网阻网络D/A转换器器开关Si接哪边都是接地。只有R、2R两种阻值的电阻V-虚地点，等效电路电阻网络并联后，总阻值为R，总电流流过每个支路的电流I/2、I/4、I/8、I/16di=0 SiV+di=1 SiV-流入V-电流反馈电阻R，输出电压n位倒T形电阻
3、网络 RF =R时9.2 A/D转换器器（1）基本原理）基本原理 取样-保持-量化-编码取取样定理定理 f fS S2f2fi(max) i(max) 取样频率输入模拟信号vI的最大频率分量频率的2倍，就可以用低通滤波器将取样信号vS还原vI。低通滤波器的频率特性fS=(35)fi(max)量化和量化和编码 最小数量单位称为量化单位将取样电压表示为的整数倍，叫做量化。编码：将量化结果用代码表示。量化误差：模拟电压取样值不被整除，舍弃的部分。例：01V模拟信号用3位二进制码表示取=1/8V最大量化误差=1/8V取=2/15V01/15 V 00001/2最大量化误差减小到1/2=1/15 V输入
4、模拟电压在正、负范围内变化时，用二进制补码编码。取取样保持保持电路路T是N沟道增强型MOS管，作模拟开关用。取样脉冲vL=高电平 T导通vIRITCH 电容充电取RI=RF，运放输入电流为零，充满电后vo = vC = -vI当vL=0 MOS管截止，vC保持，运放输入阻抗越高，CH漏电越小，保持时间越长。（2）并）并联比比较型型A/D转换器器 直接直接A/D转换器器三部分组成：电压比较器、寄存器、代码转换电路输入信号vI是在0VREF参考电压源之间的模拟取样值。输出3位二进制数码d2d1d0。电阻分压：1/15VREF13/15VREF，7个比较电平，量化单位=2/15 VREF，7个电压比
5、较器C1C7，vI 同相端，比较电平 反相端。 vI 1/15 VREF，C1C7=0 全为0，寄存器触发时钟CLK，存入全0。3/15 VREF7个电压比较器C1C7，vI 同相端，比较电平 反相端。 vI 1/15 VREF，C1C7=0 全为0，寄存器触发时钟CLK，存入全0。1/15 VREF vI 3/15 VREF C1=1 CLK作用下Q1 =1，其余全为0。 3/15 VREF vI 5/15 VREF C1= C2=1比较电压小于vI的比较器输出全为1。代码转换电路（编码器电路） d2= Q4d1= Q6+ Q4 Q2d0= Q7+ Q6 Q5+ Q4 Q3+ Q2 Q1输入
6、模拟电压输入模拟电压 vI寄存器状态寄存器状态数字量数字量输出输出Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1d2d1d0(01/15)VREF(1/153/15)VREF(3/155/15)VREF(5/157/15)VREF(7/159/15)VREF(9/1511/15)VREF(11/1513/15)VREF(13/151)VREF 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1省去取样-保持电路，比较器和寄存器有取样-保持功能。缺点：需要2n-1个电压比较器和2n-1个触发器，电路随输出代码的位数成倍上升，如210-1=1023，不能实现n大的A/D转换。优点：转换速度快，一级触发器的延迟时间和3级门电路的延迟时间50ns以下。并联比较型A/D转换器的转换精度取决于量化电平，越小，精度越高，比较器的触发器数目多，电路复杂。间接间接A/D转换器转换器：首先将输入的模拟电压信号vI转换成与之成正比的时间（频率）信号，然后在这个时间宽度内对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果是正比于输入模拟电压vI的数字信号。
